Что такое кодек AV1? Как он уменьшает файлы?

Если вы следите за сценой потокового мультимедиа в течение нескольких лет, возможно, вы заметили большой ажиотаж вокруг слухов о поддержке кодека AV1. Хотя это действительно большой шаг вперед по сравнению с такими кодеками, как H264 и VP9, ​​в этой истории есть нечто большее. AV1, также известный как AOMedia Video 1, был впервые выпущен в марте 2018 года, и его внедрение в отрасли было медленным. Это вся история AV1, его преимущества по сравнению с VP9 и H.264 и почему это так важно.

Что такое AV1?

AV1 — это кодек, разработанный Альянсом открытых медиа, конгломератом множества различных компаний в сфере технологий. Его основные преимущества заключаются в том, что он не требует лицензионных отчислений (поэтому компании могут бесплатно внедрять его в свое программное обеспечение) и имеет огромную экономию по сравнению с аналогами VP9 и H264. Facebook Engineering провела испытания в 2018 году и пришла к выводу, что эталонный кодер AV1 достиг 34%, Сжатие данных на 46,2% и на 50,3% выше, чем у libvpx-vp9, высокого профиля x264 и основного профиля x264, соответственно. Это означает, что те, кто использует более медленное соединение, могут наслаждаться качеством выше, чем то, которое вы использовали. для тех, кто использует более быстрое соединение, вы сможете получить еще более высокий битрейт на том же соединении скорость.

Первым чипсетом для смартфонов, поддерживающим декодирование AV1, был MediaTek Dimensity 1000, который поддерживал разрешение до 4K 60 FPS. Серия Nvidia Geforce 3000 поддерживала декодирование, новая серия NVIDIA Geforce 4000 поддерживает как кодирование, так и декодирование, а Exynos 2100/2200 от Samsung также поддерживают декодирование AV1. Позже, Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 появилась поддержка декодирования AV1, и это ходят слухи, что предстоящий Tensor G3 будет поддерживать AV1 кодирование также. Поддержка в отрасли постепенно растет, и чипсет Chromecast HD также поддерживает декодирование AV1. Мы обратились в Google за комментариями, и нам сказали, что Chromecast с Google TV (HD) поддерживает AV1.

Мало того, YouTube на компьютере также поддерживает AV1, и вы можете включить его в настройках вашего аккаунта при условии, что вы используете совместимый браузер. Фактически, компания имеет разработал собственный кремний для кодирования видео AV1, которое будет использоваться в дата-центрах YouTube. Чип под кодовым названием «Argos» представляет собой блок кодирования видео (транс) второго поколения (VCU), который преобразует видео. загружается на платформу в различных форматах сжатия и оптимизирует их для разных экранов размеры. Google утверждает, что ее новый Argos VCU может обрабатывать видео в 20–33 раза эффективнее, чем обычные серверы.

История AV1

Контекст позади AV1 и то, почему он был создан, также важны. VP9 — это кодек, не требующий лицензионных отчислений, разработанный Google, который может использовать каждый, а поскольку он не требует лицензионных отчислений, его можно реализовать на любой платформе или сервисе, которые этого пожелают. YouTube использовал кодек на любом устройстве, которое могло его поддерживать (поскольку это означало большую экономию для Google благодаря сокращению пропускной способности), и он даже был принят такими сервисами видео по запросу, как Нетфликс, Twitch и Vimeo.

Однако, поскольку Google заинтересован во внедрении более совершенных алгоритмов сжатия для снижения использования полосы пропускания своих центров обработки данных, компания начала работать над VP10 — преемником VP9. Небольшое увеличение сжатия видео на каждое видео может привести к огромной экономии средств и значительному улучшению пользовательского опыта, когда на вас приходится миллиарды видеоминут. Google объявил, что планирует выпустить VP10 в 2016 году, а затем будет выпускать обновления каждые 18 месяцев, чтобы обеспечить устойчивый прогресс. Дошло до того, что Google даже начала выпускать код для VP10, но компания объявила об отмене VP10 и сформировала вместо этого Alliance for Open Media (AOMedia).

В Альянс за открытые медиа входят все: от разработчиков процессоров (AMD, Arm, Broadcom, Chips&Media, Intel, Nvidia) до браузеров. разработчиков (Google, Microsoft и Mozilla) до сервисов потоковой передачи и видеоконференций (Adobe, Amazon, BBC R&D, Cisco, Netflix, YouTube). Все эти компании предлагают ту или иную поддержку AV1, будь то с помощью аппаратных декодеров. внедренные в чипсеты, реализация декодеров в браузерах или использование кодека при потоковой передаче услуги.

AV1 против HEVC/H265

Самая большая разница между AV1 и HEVC (высокоэффективное кодирование видео), также известное как H.265, заключается в лицензировании. Чтобы поставлять продукт с поддержкой HEVC, вам необходимо приобрести лицензии как минимум четырех патентных пулов (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, и Velos Media), а также множество других компаний, многие из которых не предлагают стандартных условий лицензирования — вместо этого требуют от вас переговоров условия.

Эти высокие гонорары уже были проблематичны для таких продуктов, как Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype и другие, и они полностью исключают HEVC как вариант для таких проектов, как Mozilla. Fire Fox. Это связано с тем, что это противоречит нескольким основным ценностям проекта Firefox: Firefox должен быть бесплатным для использования во многих проектах FOSS, чему не позволило бы использование HEVC; и Mozilla верит в свободную и открытую сеть, а это невозможно, если вы продвигаете стандарты, обремененные патентами. Даже игнорируя эти две проблемы, Mozilla просто не может позволить себе тратить сотни миллионов долларов на гонорары и все это время на переговоры по необходимым лицензионным соглашениям.

Забавный факт: именно эти же проблемы мешали Firefox (и Chromium) даже включить встроенное воспроизведение H.264 на многих платформах еще пару лет назад... и для Linux по-прежнему требуется плагин. Маловероятно, что Firefox вообще сможет поддерживать HEVC до истечения срока действия его патентов в 2030-х годах (или, возможно, даже позже). Даже по сей день Firefox изначально поддерживает только H.264 благодаря предложению Cisco оплатить все затраты на лицензирование. Mozilla через OpenH264, чтобы стандартизировать H.264 для потоковой передачи на рынке до появления кодека следующего поколения. был готов. На Руководство по видеокодекам MozillaКомпания заявляет, что «Mozilla не будет поддерживать HEVC, пока он обременен патентами». По сей день только Edge и Internet Explorer поддерживают воспроизведение в формате HEVC и только на определенном оборудовании, поддерживающем декодирование.

С точки зрения эффективности оба кодека идут нога в ногу друг с другом. Их эффективность в целом находится на одном уровне (хотя тесты показали, что AV1 немного опережает), но есть одна загвоздка: кодирование AV1 обычно занимает значительно больше времени из-за отсутствия аппаратного кодирования. возможности. В 2020 году Университет Ватерлоо обнаружил, что, хотя AV1 обеспечивает экономию битрейта на 9,5% по сравнению с HEVC при кодировании видео 4K, кодирование видео AV1 также занимает в 590 раз больше времени, чем AVC. Напротив, HEVC занял всего в 4,2 раза больше времени. Эти тесты, очевидно, проводились довольно рано, в период существования AV1, когда аппаратная поддержка еще не была доступна.

Будущее AV1

Вполне вероятно, что AV1 проложит путь к высококачественному воспроизведению сжатого видео, поскольку все больше и больше устройств поддерживают аппаратное декодирование. Учитывая, что HEVC поддерживается только одним браузером на рабочем столе (теперь, когда Internet Explorer мертвв любом случае), AV1, очевидно, является кодеком будущего в качестве преемника VP9. Ожидается, что поддержка будет только расти, и все больше и больше устройств будут использовать ее. уже есть некоторые флаги эксперимента ссылаясь на AV2 в репозитории AOM и на «стартовую точку для исследования AV2», которая была преданный идее в репозиторий в прошлом году, а это говорит о том, что мы увидим итерации и в будущем.

Что касается тех из вас, кто присматривается к смартфону с Андроид 14 предустановлен (когда он выйдет), вы будете рады узнать, что это, скорее всего, потребуется поддержка AV1 «из коробки». Snapdragon 8 Gen 2 от Qualcomm и серия MediaTek Dimensity 9000 поддерживают AV1, поэтому в этом смысле больше нет никаких аппаратных ограничений.

Почему AV1 важен для потоковых устройств, таких как Google Chromecast HD?

Если вы хотите приобрести Google Chromecast HD, есть одна важная причина, по которой вас может заинтересовать AV1 — это ваши сетевые возможности. Если вы покупаете версию HD вместо версии 4K, вероятно, есть несколько причин, почему вы бы сделали это, и одна из них может заключаться в том, что у вашего интернета нет пропускной способности для 4K. потоковая передача. Если это так, то вы, вероятно, в любом случае будете уделять внимание пропускной способности, а AV1 означает, что вы можете получать видео с более высоким битрейтом из Chromecast. Это приведет к улучшению качества видео в целом при тех же скоростях передачи данных, которые уже поддерживает ваш Интернет.

Но не только это, и это, возможно, еще более важная причина, это первая Действительноосновной ТВ-ключ который активно поддерживает AV1. Roku в определенной степени является мейнстримом, но его сложнее достать в некоторых регионах, и Fire TV Stick 4K Max в настоящее время является единственным альтернативным вариантом. Экосистема Google для телевизионных ключей на сегодняшний день является наиболее развитой из всех, и по этой причине включение AV1 также является довольно важным событием. Это узаконивает его как опцию и может подтолкнуть другие компании к поддержке AV1 и другими способами.